Robótica. Prof. Reinaldo Bianchi Centro Universitário da FEI 2016

Transcrição

1 Robótica Prof. Reinaldo Bianchi Centro Universitário da FEI 2016

2 2 a Aula Parte B

3 Detalhando os objetivos Sensores Definições Classificação: Mecânicos. Elétricos. Magnéticos. Térmicos. Outros. Diversos sensores. Capítulo 6 do Keramas.

4 Definições básicas

5 Definição de Sensores Sensores são dispositivos que detectam informações sobre o robô e do meio onde ele está imerso e as transmite para o controlador do robô. Sensores produzem um sinal que permite medir uma quantidade como: Força, torque, temperatura, posição, velocidade,

6 Sensores anti-colisão /robot_collision_sensor.aspx

7 Sensores permitem Sensores ajudam o robô a: Detectar a posição e orientação de suas diversas juntas. Garantir a qualidade de produção. Descobrir variações de forma e dimensão das peças produzidas. Identificar obstáculos imprevistos. Determinar e analisar defeitos.

8 Classificação de Sensores

9 Classificação Sensores podem ser classificados de diversas maneiras: De acordo com o seu princípio de funcionamento. Função realizada. Localização. Tipo de ativação.

10 Principio de Funcionamento 5 classes: Mecânicos. Elétricos. Magnéticos. Térmicos. Outros, como acústicos, químicos, de proximidade, radioativos, tátil, ópticos, voz e visão.

11 Sensores mecânicos Usados para medir quantidades como: Posição. Velocidade. Forma. Força e torque. Pressão. Vibração, estresse. Massa.

12 Sensores elétricos Usados para medir quantidades como: Tensão. Corrente. Carga. Condutibilidade.

13 Sensores magnéticos Usados para medir quantidades como: Campo magnéticos Fluxo magnético. Permeabilidade magnética.

14 Sensores térmicos Usados para medir quantidades como: Temperatura. Fluxo de calor. Condutividade térmica. Calor específico.

15 Sensores segundo a função Sensores podem ser categorizados de acordo com a função que realizam em: Manipulação: Que interagem com o meio ambiente do robô. Ex: sensores de Força. Aquisição: Que permitem ao robô perceber seu próprio estado. Ex: encoders.

16 Sensores segundo a localização Sensores podem ser categorizados de acordo com sua localização em: Internos: encoders. Externos: Swiches, táteis, proximidade e fotoelétricos. Interlocked: Usados para proteger o robô. Travam o robô até que certa condição se torne válida (pressão de fluido, temperatura alta, etc)

17 Sensores segundo ativação Sensores podem ser categorizados de acordo com sua ativação em: Contato: Existe um contato físico para a ativação. Exemplo: switches Sem contato: Não existe contato físico. Exemplo: visão, ultrassom, radiação. Ainda, proximidade x presença

18 Classificação

19 Diagrama do sistema sensor

20 Alguns tipos de sensores.

21 Chaves de limite

22 Encoders Encoder é um dispositivo que conta ou reproduz pulsos elétricos a partir do movimento rotacional de seu eixo. Pode ser definido também como um transdutor de posição angular. Existem dois tipos de encoder: incremental e absoluto.

23 Encoder óptico incremental

24 Encoder incremental

25 Encoder incremental

26

27 Encoder Incremental

28 Encoder óptico absoluto

29 Encoder Absoluto

30 Encoder Absoluto

31

32

33 Encoder Absoluto

34 Encoder Absoluto

35 Resolvers Sensor de posição absoluta: Um estator composto por dois enrolamentos, A e B. O enrolamento A está posicionado a 90 graus do enrolamento B. O rotor é composto por um terceiro enrolamento, C, que é energizado com uma onda senoidal. O sinal em C induz sinais em A e B, que variam com a posição angular de C. A voltagem induzida em A está em quadratura com a de B. Cada posição do rotor produz valores diferentes em A e B.

36 Resolvers Esquema

37 Resolvers Esquema

38 Resolvers Esquema

39 Resolvers Entrada: V r = V i sin(w t) Saída: e V 1 =V i sin(w t) cos(g) V 2 =V i sin(w t) sin(g) onde: Vi = voltagem de entrada w = velocidade angular

40 Mais Matematicamente

41 Resolvers

42 Resolvers

43 Resolvers

44 Resolvers

45 Vantagens - Resolvers Acurácia: Em sensores comerciais, erro = 20 minutos. Em sensores especiais, erro < 1 minuto. Menos erros. Tamanho reduzido: 1 polegada é comum.

46 Tacômetro magnético

47 Sensores voltados para a segurança Há muitos dispositivos alternativos disponíveis para detectar a presença de uma pessoa que entre ou permaneça dentro de uma área de perigo. Cortinas de luz, tapetes e scanners, fornecem acesso rápido e fácil para a área de perigo e muitas vezes são selecionados quando os operadores frequentemente devem acessar a área de perigo.

48 Dispositivos de detecção de presença É necessário, em geral, pelo menos duas funções de segurança: 1. Desligar ou poder desabilitar quando uma pessoa entra na área de perigo. 2. Evitar ligar ou habilitação de força quando uma pessoa está na zona de perigo.

49 Acesso de corpo inteiro

50 Acesso parcial ao corpo

51 Cortinas de Luz As cortinas de luz de segurança são sensores de presença fotoelétrico projetados especificamente para proteger o pessoal de lesões relacionadas com o movimento da máquina perigosa.

52 Cortinas de Luz Também conhecido como: AOPDs (dispositivos de proteção individual optoeletrônicos ativos) ou ESPE (equipamentos de proteção individual eletrosensiveis).

53 Safety Light Curtains

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55 Light Curtains

56 Scanners a Laser Os leitores de segurança a laser usam um espelho rotativo que criam um plano de detecção. A localização do objeto é determinado pelo ângulo de rotação do espelho e pelo tempo de vôo de um feixe de laser. Ao tomar a medida da distância e da localização do objeto, o scanner a laser determina a posição exata do objeto.

57 Scaners a laser Os scanners a laser criam duas zonas 1) uma zona de alerta: fornece um sinal de que não desliga o perigo e informa às pessoas que elas estão se aproximando da zona de segurança 2) uma zona de segurança: quando um objeto entra, faz o scanner a laser emitir uma ordem de parada; as saídas dos controladores se desligam.

58 Scaners

59

60 Tapetes de segurança sensíveis a pressão Usados para a vigilância de uma área em torno de uma máquina Uma matriz de tapetes interligados é definido em torno da área de risco e a pressão aplicada ao tapete (por exemplo, passos de um operador) fará com que a unidade controladora do tapete desligue a alimentação do perigo.

61 Tapetes de Segurança

62 Tapetes de Segurança

63 Nota Final Visão Computacional não foi abordada nesta aula. É o sensor que provê a maior quantidade de informações. Terá aula própria.

64 Conclusão Manipuladores provém movimentos similares ao de um braço humano. Atuadores são quem realmente realizam a maioria dos trabalhos, com o manipulador os posicionando no lugar certo. Sensores permitem ao robô um maior controle sobre si mesmo e sobre o ambiente onde atuam. O controle é o cérebro do robô.

65 Links da aula docs/osh_tr/ch1a.html / /Dispositivos-de-detec-o.html

66 Fim